CN211137215U - 机器人头部支撑结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种机器人头部支撑结构，其包含基座、电机、转动架、第一支撑件以及第二支撑件。电机设置于基座上，电机具有转动轴。转动架包含平台、第一连接件及第二连接件，第一连接件与第二连接件分别装设于转动轴的两端。第一支撑件的一端连接第一连接件，另一端连接基座的一侧边，沿着第一方向支撑转动架。第二支撑件的一端连接第二连接件，另一端连接基座的另一侧边，沿着相反于第一方向的第二方向支撑转动架。

Description

机器人头部支撑结构

技术领域

本实用新型是关于一种机器人头部支撑结构，特别是关于一种具有支撑结构，使得转动架在无动力时能维持原本位置的机器人头部支撑结构。

背景技术

机器人的发展，从一开始简单功能的玩具，直到具备人工智能的各种特定功能机器人，已逐渐在日常生活中占有一席之地。现今的机器人开发已能大量的收集周围信息，通过各种算法来判断及触发各种回应，藉此使机器人具备更多的功能。不论是作为为玩具的机器人，或是具备特定功能的机器人，其本体部位的结构以及连接的四肢、头部等活动方式，都是展现机器人具备各种反应及运作的可能性，也提升使用者操作或与其互动的实用性。

不过，针对可活动部件的控制，需要电子器件与机构件之间互相配合，避免超出可活动范围或者驱动力无法完成动作等错误发生，造成机器人的活动部件无法有效控制及运作。另一方面，在关闭电子器件不进行操作时，机器人各部位的结构也须维持一定的平衡，以避免产生倾斜或翻转的情况，造成不必要的碰撞而损坏。有些机器人会设置在关闭前完全回复到初始状态才真正断电，使其恢复到原始设计的平衡状态，但这将耗费额外的电能，且当遇到临时断电的情况时，也难以达成。

综上所述，现有的机器人结构在维持活动部件平衡的结构上仍无特殊的设计，在电子器件驱动力关闭后恐难维持各部件的平衡。因此，本实用新型的发明人思索并设计一种机器人头部支撑结构，针对现有技术的缺失加以改善，进而增进产业上的实施利用。

实用新型内容

有鉴于上述现有技术的问题，本实用新型的目的就是在提供一种机器人头部支撑结构，以解决现有的机器人头部在转动后无法维持转动位置及倾斜角度的问题。

根据本实用新型的目的，提出一种机器人头部支撑结构，其包含基座、电机、转动架、第一支撑件以及第二支撑件。其中，电机设置于基座上，电机具有转动轴，穿设于电机。转动架包含平台，平台的一端包含延伸的第一连接件，另一端包含延伸的第二连接件，第一连接件与第二连接件分别装设于转动轴的两端。第一支撑件设置于转动架的一端，第一支撑件的一端连接第一连接件，另一端连接基座的一侧边，沿着第一方向支撑转动架。第二支撑件设置于转动架的另一端，第二支撑件的一端连接第二连接件，另一端连接基座的另一侧边，沿着相反于第一方向的第二方向支撑转动架。

优选地，第一支撑件及第二支撑件可分别包含扭簧，扭簧环设于转动轴的两端。

优选地，第一支撑件及第二支撑件可分别包含弹簧，弹簧分别连接第一连接件及第二连接件于基座的两侧边。

优选地，平台可包含多个安装孔，用于安装机器人头部件。

优选地，基座可包含多个卡合件，用于将机器人头部支撑结构安装于机器人躯干本体上。

优选地，电机可驱动转动轴转动，带动转动架向第一方向倾斜前倾角度。

优选地，前倾角度可为0～20度。

优选地，电机可驱动转动轴转动，带动转动架向第二方向倾斜后倾角度。

优选地，后倾角度可为0～20度。

优选地，电机可连接于控制器，由控制器控制转动轴的旋转角度。

承上所述，依本实用新型的机器人头部支撑结构，其可具有一或多个下述优点：

(1)此机器人头部支撑结构能藉由电机驱动转动轴旋转，带动转动架而使机器人头部件执行前倾或后倾的动作，增加机器人活动件的活动方式，提升机器人功能的多样性。

(2)此机器人头部支撑结构能藉由不同方向的支撑件维持转动架的位置，避免电机无法提供驱动力时，头部件会持续前倾或后倾造成器件损坏的问题，提升机器人活动器件使用上的安全性。

(3)此机器人头部支撑结构能藉由设定转动角度来完成机器人特定动作，并且无须持续供电于电机即可维持同样位置的动作，减少耗电量，提升使用上的便利性。

附图说明

为使本实用新型的技术特征、内容与优点及其所能达成的功效更为显而易见，将本实用新型配合附图，并以实施例的表达形式详细说明如下：

图1为本实用新型实施例的机器人头部支撑结构的示意图。

图2为本实用新型实施例的第一支撑件及第二支撑件的示意图。

图3为本实用新型实施例的倾斜角度的示意图。

图4为本实用新型实施例的机器人头部支撑结构安装的示意图。其中，图中各附图标记：

10、20：机器人头部支撑结构

11、21：基座

111、211：卡合件

12：电机

121：转动轴

13、23：转动架

131：平台

132：安装孔

133：第一连接件

134：第二连接件

135、136：连接点

14：第一支撑件

15：第二支撑件

31：躯干本体

33：头部件

F1：第一方向

F2：第二方向

具体实施方式

为了解本实用新型的技术特征、内容与优点及其所能达成的功效，将本实用新型配合附图，并以实施例的表达形式详细说明如下，而其中所使用的附图，其主旨仅为示意及辅助说明书之用，未必为本实用新型实施后的真实比例与精准配置，故不应就所附的附图的比例与配置关系解读、侷限本实用新型于实际实施上的权利范围，合先叙明。

在附图中，为了淸楚起见，放大了层、膜、面板、区域、导光件等的厚度或宽度。在整个说明书中，相同的附图标记表示相同的器件。应当理解，当诸如层、膜、区域或基板的器件被称为在另一器件“上”或“连接到”另一器件时，其可以直接在另一器件上或与另一器件连接，或者中间器件可以也存在。相反地，当器件被称为“直接在另一器件上”或“直接连接到”另一元件时，不存在中间器件。如本文所使用的“连接”，其可以指物理及/或电气的连接。再者，“电气连接”或“耦合”可为二器件间存在其它器件。此外，应当理解，尽管术语“第一”、“第二”、“第三”在本文中可以用于描述各种器件、部件、区域、层及/或部分，其用于将一个器件、部件、区域、层和/或部分与另一个元件、部件、区域、层和/或部分区分开。因此，仅用于描述目的，而不能将其理解为指示或暗示相对重要性或者其顺序关系。

除非另有定义，本文所使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本实用新型所属技术领域的一般技术人员通常理解的含义。将进一步理解的是，诸如在通常使用的字典中定义的那些术语应当被解释为具有与它们在相关技术和本实用新型的上下文中的含义一致的含义，并且将不被解释为理想化的或过度正式的意义，除非本文中明确地如此定义。

请参阅图1，其为本实用新型实施例的机器人头部支撑结构的示意图。如图所示，机器人头部支撑结构10包含基座11、电机12、转动架13、第一支撑件14以及第二支撑件15。基座11为承载机器人头部支撑结构10的底座，其可包含多个卡合件111，以便于安装于机器人躯干本体上，或者也可配合机器人双臂结构设置对应连接件。基座11内部包含一个容置槽，提供一个容置空间来设置电机12以及其控制电机12的线路，电机12设置于基座10上，其具有一个转动轴121，穿设于电机12的上端。本实施例所述的电机12，为一轴向的电机12，但不侷限于直流电机、交流电机或脉冲电机，只要透过将电能转换为机械能，驱动内部齿轮来使转动轴121转动均适用于本实施例。

接着，在电机上方，设置转动架13，转动架13上方为一个平台131的结构，平台131上包含多个安装孔132，可用来安装机器人头部件，或者安装连接件来连接机器人头部件。机器人头部件可包含显示装置或发光装置，其控制线路可通过安装孔连接至机器人躯干本体的控制器。转动架13的下方则为延伸的连接件，包含一端的第一连接件133与另一端的第二连接件134，第一连接件133与第二连接件134分别设穿孔以装设于转动轴121的两端。当第一连接件133与第二连接件134分别固定于转动轴121后，整个转动架13也会依据转动轴121转动而带动，当转动轴121朝前转时，转动架13会朝第一方向F1前倾，其前倾的角度可依据所承载的头部件来决定，优选的前倾角度可为0～20度。相对地，当转动轴121朝后转时，转动架13会朝相反于第一方向F1的第二方向F2后倾，其后倾的角度也同样可依据所承载的头部件来决定，优选的后倾角度可为0～20度。

转动轴121是由电机12驱动，电机12可连接于机器人本体的控制器，由控制器传送的控制讯号来控制电机旋转的角度。以机器人头部的活动方式为例，控制向前旋转的前倾角度即可决定机器人头部点头的动作，相对地，控制向后旋转的后倾角度则可决定机器人头部抬头的动作。因此，转动架13可类似于机器人脖子的功能，控制头部前倾或后倾。不过，当电机12断电关闭时，将无驱动力维持前述旋转角度的支撑力，电机12内部齿轮可能因为承载器件的重量而自动旋转，当前倾或后倾超过预定角度，可能破坏机器人的平衡，使其往前倾倒或往后倾倒，进而造成器件碰撞及损坏的情况。因此，本实施例设计了支撑器件来维持转动架的位置，其详细内容说明如下。

机器人头部支撑结构10于一侧设置第一支撑件14及第二支撑件15，第一支撑件14设置于转动架13的一端，其为具有弹性的扭簧，第一支撑件14的一端连接第一连接件133，另一端连接基座11的一侧边，扭簧的结构环设于转动轴121外。如图所示，第一支撑件14是沿着第一方向F1拉住转动架13，也就是说第一支撑件14的弹性力是沿着第一方向F1支撑转动架13。在机器人头部支撑结构10的另一侧则设置第二支撑件15，其可同样为具有弹性的扭簧。第二支撑件15设置于转动架13的另一端，也就是一端连接第二连接件134，另一端连接基座11的另一侧边，其结构同样环设于转动轴121外。与第一支撑件14不同之处，第二支撑件15是朝相反的方向拉住转动架13，亦即沿着相反于第一方向F1的第二方向F2支撑转动架13。

请参阅图2，其为本实用新型实施例的第一支撑件及第二支撑件的示意图。请同时参阅图1及图2，图2是将图1的电机12与转动件13移除以更清楚的显示第一支撑件14及第二支撑件15的结构，相同器件以相同标记表示。如图所示，第一支撑件14的一端连接于基座11的一侧，另一端则藉由连接点135连接转动架13的第一连接件133，第二支撑件15的一端连接于基座11的另一侧，另一端则藉由连接点136连接转动架13的第二连接件134。如同前述的弹力拉动方向，第一支撑件14是朝第一方向F1支撑第一连接件133，第二支撑件15则是朝相反于第一方向F1的第二方向F2拉支撑第二连接件134。由于转动架13的两端受到不同方向的拉力，当电机12不在提供转动轴121驱动力时，转动架13仍能维持在原有位置，及维持原本倾斜角度，避免转动架13上承载的元件因重力带动转动架13持续前倾或后倾。

在本实施例当中，是使用扭簧结构环设于转动轴两端外侧，但本实用新型不侷限于此，第一支撑件14与第二支撑件15也可选用弹簧或其他具有弹性的材料来作为支撑件结构，只要其支撑转动架的方向为相反的，则可藉由不同方向弹性力的支撑，将转动架固定于原有位置。

请参阅图3，其为本实用新型实施例的倾斜角度的示意图。请同时参阅图1及图3，图3是图1的侧面视图，相同器件以相同标记表示。如图所示，机器人头部支撑结构10包含基座11、电机12、转动架13及第一支撑件14。电机12设置于基座11上，转动架13则安装于电机12的转动轴121，当电机12驱动转动轴121转动欲旋转的角度，则转动架13被带动而往前或往后倾斜相同角度。在本实施例中，当转动轴121依据视图方向顺时针旋转θ度，则转动架向后(以第一方向F1为向前)倾斜θ度。倾斜角度并无绝对限制，若有特定需求，可旋转超过90度，但一般机器人头部优选的倾斜角度可为0～20度，在另一实施例中，也可为0～10度。倾斜较度不宜过大是由于机器人头部主要模拟点头或抬头的动作，并不需要旋转过大角度。另一方面，倾斜角度过大时，机器人头部件的重量容易造成机器人整体平衡分配上的问题，造成倾倒的问题。因此，转动架13会设定预定地转动角度，或者设定最大倾斜角度，避免发生倾倒的问题。

当倾斜角度由转动轴121带动而后倾θ度，此时若电机12关闭而不再提供转动轴121驱动力，转动架13可能依本身重量或其上承载重量而持续后倾，因此需要第一支撑件14以及反向的第二支撑件15维持转动架13位置，不但保持机器人型态，也避免持续后倾造成机器人倾倒损伤的产生。在本实施例中，是以转动架13后倾角度为例进行说明，在其他实施例中，转动架13前倾时也同样能藉由转动轴121带动而产生前倾角度，当电机12断电时，由第一支撑件14以及第二支撑件15维持转动架13位置。

请参阅图4，其为本实用新型实施例的机器人头部支撑结构安装的示意图。如图所示，机器人头部支撑结构20可以包含基座21及转动架23，基座21能安装于机器人躯干本体31上，藉由卡合件211或锁固件固定，另一方面，机器人头部件33则可设置于转动架23的平台上，其同样通过多个安装孔装设固定。由前述实施例所述，机器人头部支撑结构20能带动转动架23前倾或后倾，因此机器人的头部件33能藉此完成点头或抬头的动作。此外，当电机不再驱动转动轴时，可藉由支撑件于不同方向的支撑力，维持头部件33的前倾位置或后倾位置，不会因为没有电机的驱动力而使头部呈现低头或后仰的情况。

以上所述仅为举例性，而非为限制性者。任何未脱离本实用新型的精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含于本实用新型的保护范围中。

Claims (10)

1.一种机器人头部支撑结构，其特征在于，包含：

基座；

电机，设置于所述基座上，所述电机具有转动轴，穿设于所述电机；

转动架，包含平台，所述平台的一端包含延伸的第一连接件，另一端包含延伸的第二连接件，所述第一连接件与所述第二连接件分别装设于所述转动轴的两端；

第一支撑件，设置于所述转动架的一端，所述第一支撑件的一端连接所述第一连接件，另一端连接所述基座的一侧边，沿着第一方向支撑所述转动架；以及

第二支撑件，设置于所述转动架的另一端，所述第二支撑件的一端连接所述第二连接件，另一端连接所述基座的另一侧边，沿着相反于所述第一方向的第二方向支撑所述转动架。

2.如权利要求1所述的机器人头部支撑结构，其特征在于，所述第一支撑件及所述第二支撑件分别包含扭簧，所述扭簧环设于所述转动轴的所述两端。

3.如权利要求1所述的机器人头部支撑结构，其特征在于，所述第一支撑件及所述第二支撑件分别包含弹簧，所述弹簧分别连接所述第一连接件及所述第二连接件于所述基座的两侧边。

4.如权利要求1所述的机器人头部支撑结构，其特征在于，所述平台包含多个安装孔，用于安装机器人头部件。

5.如权利要求1所述的机器人头部支撑结构，其特征在于，所述基座包含多个卡合件，所述多个卡合件用于将所述机器人头部支撑结构安装于机器人躯干本体上。

6.如权利要求1所述的机器人头部支撑结构，其特征在于，所述电机驱动所述转动轴转动，带动所述转动架向所述第一方向倾斜前倾角度。

7.如权利要求6所述的机器人头部支撑结构，其特征在于，所述前倾角度为0～20度。

8.如权利要求1所述的机器人头部支撑结构，其特征在于，所述电机驱动所述转动轴转动，带动所述转动架向所述第二方向倾斜后倾角度。

9.如权利要求8所述的机器人头部支撑结构，其特征在于，所述后倾角度为0～20度。

10.如权利要求1所述的机器人头部支撑结构，其特征在于，所述电机连接于控制器，由所述控制器控制所述转动轴的旋转角度。

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